Vedci navrhli metódu na meranie, či sú fyzikálne konštanty naozaj konštantné

19. jún. 2019 • Fyzikálne vedy

Vedci navrhli metódu na meranie, či sú fyzikálne konštanty naozaj konštantné

Slovenský fyzik RNDr. Lukáš Félix Pašteka, PhD., z Katedry fyzikálnej a teoretickej chémie Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave, spolu s medzinárodným tímom, sa vo výskume venuje zásadnej otázke, či sú fundamentálne fyzikálne konštanty naozaj konštantné. Ich práca bola nedávno publikovaná v prestížnom časopise Physical Review Letters. 

Nie je tomu tak dávno, keď sa predpokladalo, že fyzikálne konštanty sú konštantné a teda nemenné. Viaceré teórie, napríklad teória o tmavej hmote, však predpovedajú, že hodnoty niektorých fundamentálnych konštánt môžu oscilovať. Týka sa to konštanty μ [mi], ktorá predstavuje pomer hmotností protónu a elektrónu, ale aj konštanty jemnej štruktúry.

RNDr. Lukáš Félix Pašteka, PhD.RNDr. Lukáš Félix Pašteka, PhD., k výskumu uviedol: „V našej práci navrhujeme novú metódu, ktorá by mohla viesť k prvej úspešnej detekcii tmavej hmoty alebo prvému zmeraniu zmien fundamentálnych konštánt a posunúť tak naše chápanie vesmírnej evolúcie.“ Dodal, že výskum javov, ktoré sa vymykajú tzv. štandardnému modelu časticovej fyziky, predstavuje v súčasnosti jednu z najvzrušujúcejších oblastí modernej fyziky. „Výrazne vyššiu presnosť meraní by bolo možné dosiahnuť práve metodológikou, ktorú navrhujeme v našej práci, a to pomocou prístrojov laserovej interferometrie, alebo hmotnostnej rezonancie, ktoré sú dnes používané pri detekcii gravitačných vĺn,“ vysvetlil fyzik Dr. Pašteka.

Metóda je založená na meraní malých zmien v rozmeroch kryštálov spôsobených zmenami hodnôt fundamentálnych konštánt. Dôkladne analyzovali rôzne typy materiálov, napríklad zlato či germánium, a to, ako sa mení ich štruktúra pod vplyvom zmien v sile elektromagnetickej interakcie a pomeru hmotností protónu a elektrónu.

Testovanie skutočnej konštantnosti fundamentálnych konštánt, ako napríklad rýchlosť svetla, je prominentným smerom v hľadaní „novej fyziky“. Hodnoty týchto konštánt môžu byť rozdielne v rôznych oblastiach vesmíru alebo môže dochádzať k ich vývoju v čase, prípadne drobné odchýlky môžu byť spôsobené lokálne interakciou so všadeprítomnou, ale nevidieľntou tmavou hmotou. Dosiaľ sa na hľadanie týchto zmien používali experimenty s atómovými hodinami a laserovou spektroskopiou. Tieto merania však zatiaľ nr.edokázali s úspechom zachytiť žiadne zmeny v hodnotách konštánt, poskytli iba ohraničenia pre možný výsledok. 

Ak by sa podarilo potvrdiť, že fundamentálne konštanty sa menia naprieč vesmírom, pomohlo by to v ďalšom smerovaní k teoretickému popisu novej fyziky za hranicou súčasného štandardného modelu s cieľom nájsť tzv. teóriu všetkého. Je niekoľko javov, ktoré sú zatiaľ štandardným modelom nepopísateľné. „Vieme, že fyzikálnych konštánt máme akosi priveľa. V ideálnom prípade by sme chceli dosiahnuť jedinú teóriu s čo najmenším množstvom parametrov (fyzikálnych konštánt), ktorá by popisovala všetky fyzikálne procesy. Veľká časť úsilia modernej fyziky je venovaná práve hľadaniu teórie všetkého,“ priblížil Dr. Lukáš F. Pašteka. Jednou z ciest je práve dôkladné skúmanie javov, ktoré sa vymykajú štandardnému modelu.

Navyše, ak sú fyzikálne konštanty premenné v priestore, vysvetľovalo by to, prečo sú v našom okolí všetky konštanty „naladené“ presne tak, aby to umožňovalo vznik života. Fyzikálne konštanty sú totiž nastavené vo veľmi delikátnej rovnováhe tak, že vytvárajú podmienky pre vznik hviezd, planetárnych systémov a života samotného. Stačí, aby sa niektoré z nich zmenili len o pár percent, a nebola by napríklad udržateľná jadrová reakcia poháňajúca hviezdy alebo by sa nevytvárali atómy uhlíka, ktoré sú základom všetkej biologickej hmoty. Život tak vznikol len v tej časti vesmíru, kde sú podmienky pre jeho vznik priaznivé.

 

Informácie poskytla: Mgr. Lenka Miller z Oddelenia vzťahov s verejnosťou Univerzity Komenského v Bratislave

Redigovala a uverejnila: Marta Bartošovičová, NCP VaT pri CVTI SR

Foto a ilustrácia: archív Lukáša F. Pašteku, UK v Bratislave

Hore
TVT 2019
Veda v Centre
Prechod VK na VND - jeseň
kúpa časopisov jún 2016
Publikácie Veda v CENTRE
TVT 2019
QUARK
Bratislavská vedecká cukráreň
Aurelium - centrum vedy
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
Plocha pľúc svojou veľkosťou predstavuje tenisový kurt.
Zistite viac